Mechanisch voordeel opbouwen met tandwielen
Verschillende maten en soorten tandwielen
De omtrek van een tandwiel heeft directe invloed op de manier waarop het tandwiel koppel en snelheid overbrengt. Wanneer twee tandwielen in elkaar grijpen, ontstaat er een mechanisch voordeel als de omtrek van de tandwielen verschilt. Hierdoor veranderen de snelheid en het koppel van de assen die aan de tandwielen zijn bevestigd. Deze verandering is evenredig met het aantal tanden in het tandwiel. In de animatie hierboven zie je een groot tandwiel aan de onderkant en een kleiner tandwiel aan de bovenkant. Terwijl het grotere tandwiel één keer draait, zie je het kleinere tandwiel in totaal zeven keer draaien.
VEX-tandwielen hebben tanden van dezelfde grootte en afstand. Hiermee wordt slippen tussen de versnellingen voorkomen en bent u ervan verzekerd dat de bevestigde assen altijd synchroon met elkaar lopen. Doordat de tanden even groot en op gelijke afstand van elkaar staan, kan de gebruiker de overbrengingsverhouding bepalen.
Tips voor leraren
Help uw leerlingen begrijpen dat voor één omwenteling van het grote tandwiel, het kleine tandwiel zeven keer moet ronddraaien en dus zeven keer sneller draait.
Motiveer discussie
Tandwielen worden vaak gebruikt om mechanisch voordeel te behalen en voor mechanische overbrenging. Hieronder staan een aantal vragen die een discussie op gang kunnen brengen over hoe tandwielen gebruikt kunnen worden om een mechanisch voordeel te behalen.
V:Waar heb je het gebruik van versnellingen in je dagelijks leven gezien?
A:Auto's, tractoren, horloges, robots, transmissies en/of treinen
V:Hoe kunnen tandwielen een belangrijk aspect zijn van robotontwerp?
A:Overbrengingsverhoudingen kunnen worden gebruikt om de snelheid of het koppel bij het wiel te verhogen voor meer mobiliteit of vermogen. Tandwielen kunnen ook gebruikt worden om de bewegingsrichting te veranderen. Bovendien kunnen overbrengingsverhoudingen worden gebruikt bij hef- en grijpmechanismen.
V:Hoe zorgen tandwielen voor een voordeel in het mechanische voordeelapparaat dat je hebt gebouwd?
A:Als leerlingen bekend zijn met de terminologie die in deze les wordt gebruikt, kunnen ze een toename in snelheid of koppel noemen. Zo niet, dan is dit een goede gelegenheid om het gebruik van die termen te benadrukken.
Breid uw leerproces uit
U kunt deze activiteit uitbreiden door uw leerlingen de opdracht te geven om de verschillende soorten uitrusting te ontdekken die bij de V5 Classroom Super Kit worden geleverd. Vervolgens kunnen leerlingen in hun technische notitieboekjes de verschillende soorten tandwielen schetsen en de voordelen van elk type uitleggen.
Om deze activiteit verder uit te breiden, kunt u uw leerlingen de opdracht geven om te onderzoeken hoe andere bewegingscomponenten in hun V5 Classroom Super Kit, zoals een ketting en tandwiel of een riem en katrol, worden gebruikt om mechanisch voordeel te behalen.